DE3827693A1

DE3827693A1 - Winch for a mining machine, in particular for a shearer loader in underground use

Info

Publication number: DE3827693A1
Application number: DE19883827693
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl In Oberste-Beulmann
Original assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Current assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1988-08-16
Publication date: 1990-02-22

Abstract

The prior art includes equipping shearer loaders with three-phase motors and regulating these motors via a frequency converter. It is also known to split up the frequency converter and to allocate its rectifier to the roadway but its inverter to the shearer loader in order to be able to make a speed adjustment of the three-phase motor at the machine by means of the inverter. Another solution for regulating the speed of the winch equipped with a three-phase motor is proposed. To this end, the winch housing (1) is equipped with a hydraulic circuit (12), the fluid pump (10) of which, continuously adjustable in both delivery directions, is connected to the output shaft end (5) of the three-phase motor (4) and the fluid motor (11) of which is directly connected to the central sun gear (13) of an epicyclic gear stage (9). With a spur gear (6) fastened to its output shaft end (5), the three-phase motor (4) engages in the peripheral tooth system (7) of the outer gear rim (8) of the epicyclic gear stage (9) and superimposes the variable speed of the fluid motor (11). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Winde für eine Bergwerksmaschine, insbesondere für einen im Untertageeinsatz befindlichen Walzenlader, die mit einem ihr als Antriebsmotor dienenden Drehstrommotor ausgerüstet ist, der über wenigstens eine seine Drehbewegung untersetzende Planetenradstufe mit dem in eine Zahnstange oder Kette eingreifenden und die Vorschubbewegung der Bergwerksmaschine erzeugenden Antriebsrad getrieblich verbunden ist.The invention relates to a winch for a mining machine, especially for a roller loader in underground use, with a three-phase motor that serves as its drive motor is equipped with at least one rotary movement reduction planetary gear stage with that in a rack or chain engaging and the feed movement of the mining machine generating drive wheel is geared.

Es gehört zum vorbekannten Stand der Technik, wie die DE-OS 36 27 909 zeigt, Walzenlader des Untertagebetriebes mit je einem Antriebsmotor für die beiden Schneidwalzen und einem Antriebsmotor für die Winde auszurüsten. Dem Untersetzungsgetriebe der Winde ist ein Überlagerungsgetriebe vorgeschaltet, das zwei Getriebeeingänge besitzt, von denen einer mit dem Antriebsmotor der Winde und der andere mit dem Antriebsmotor einer Schneidwalze getrieblich verbunden ist. Zweck dieser Anordnung soll es sein, der Winde des Walzenladers im Bedarfsfall zusätzliche Antriebsleistung zur Verfügung zu stellen, um deren maximale Zugkraft auch in höheren Geschwindigkeitsbereichen beibehalten zu können.It belongs to the prior art, such as DE-OS 36 27 909 shows, roller loader of underground operation, each with a drive motor for the two cutting rollers and a drive motor for the winch equip. The reduction gear of the winch is a Superimposed gearbox, the two gearbox inputs owns, one with the drive motor of the winch and the others geared to the drive motor of a cutting roller is. The purpose of this arrangement is to be the winch of the shearer loader to provide additional drive power if necessary, for their maximum traction even in higher speed ranges to be able to maintain.

Weiterhin zeigt und beschreibt die deutsche Auslegeschrift 11 71 376 bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Vorschub- und der Schnittgeschwindigkeit von Gewinnungsmaschinen. Die zur Ausübung dieses Verfahrens benutzte Gewinnungsmaschine ist mit einem einzigen Antriebsmotor ausgerüstet, der die Schneidwalze, die Winde und die Flüssigkeitspumpe eines Hydraulikkreislaufs antreibt. Ein Flüssigkeitsmotor befindet sich innerhalb des Hydraulikkreislaufs und greift in den Außenzahnkranz des Gehäuses eines Planetengetriebes ein, dessen zentrales Sonnenrad mit dem einzigen Antriebsmotor der Gewinnungsmaschine verbunden ist. Der Flüssigkeitsmotor überlagert die von dem Antriebsmotor stammende Drehbewegung mit einer über Null hinausgehenden Drehbewegung. Infolgedessen wird die Schrämwalzendrehzahl, je nach Umlaufrichtung des Flüssigkeitsmotors, durch die Summe oder die Differenz der vom Antriebsmotor und der vom Flüssigkeitsmotor ausgehenden Drehbewegungen bestimmt.Furthermore, the German interpretation 11 11 376 shows and describes already a method and a device for automatic control the feed and cutting speed of extraction machines. The winning machine used to practice this procedure is equipped with a single drive motor that drives the cutting roller, the winch and the liquid pump of a hydraulic circuit drives. A liquid motor is inside the Hydraulic circuit and engages in the outer ring gear of the housing a planetary gear, a central sun gear with the single drive motor of the extraction machine is connected. The Liquid motor is superimposed on that from the drive motor Rotation movement with a rotation movement beyond zero. As a result, the cutting roller speed, depending on the direction of rotation of the liquid motor, by the sum or difference of the Drive motor and the one coming from the liquid motor Rotational movements determined.

Zum Stand der Technik gehört es auch, Walzenlader für den Untertagebetrieb mit Asynchronmotoren auszurüsten, die entweder die Schneidwalze oder die Winde antreiben. Zur Drehzahlregelung sind diese Motoren über Umrichter mit dem Streckennetz verbunden. Dabei befindet sich nur der Gleichrichter in der Strecke, während die Wechselrichter sich im Maschinenkörper des Walzenladers und damit im unmittelbaren Bereich der Asynchronmotoren befinden (P 37 27 800.2). Nicht zuletzt wegen des Schlagwetterschutzes benötigen die Wechselrichter jedoch Bauraum, der bei Walzenladern nur im begrenzten Maß verfügbar ist.The state of the art also includes roller loaders for the To equip underground operations with asynchronous motors that either Drive the cutting roller or the winch. For speed control are these motors are connected to the route network via inverters. Here only the rectifier is in the line, while the Inverter in the machine body of the shearer and thus in the the immediate area of the asynchronous motors (P 37 27 800.2). Not least because of the firedamp protection they need Inverters, however, have only limited installation space Dimension is available.

Die Erfindung hat eine Lösung zum Ziel, die es erlaubt, eine mit einem Drehstrommotor ausgerüstete Winde einer Bergwerksmaschine mit variabler Drehzahl anzutreiben.The aim of the invention is a solution that allows one with winch of a mining machine equipped with a three-phase motor to drive variable speed.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der eingangs erläuterten Winde für Bergwerksmaschinen aus und schlägt vor, sie zusätzlich mit einem Hydraulikkreislauf auszurüsten, dessen in beide Förderrichtungen stufenlos verstellbare Flüssigkeitspumpe mit dem Abtriebswellenstumpf des Drehstrommotors und dessen Flüssigkeitsmotor unmittelbar mit dem zentralen Sonnenrad der ersten Planetenradstufe verbunden ist, die mit der Umfangsverzahnung ihres äußeren Zahnkranzes in die Verzahnung eines auf dem Abtriebswellenstumpf des Drehstrommotors angeordneten Stirnrades eingreift. Innerhalb der Planetenradstufe vereinigen sich die Drehbewegungen von Drehstrommotor und Flüssigkeitsmotor. Dadurch wird, je nach Drehsinn des mit variabler Drehzahl umlaufenden Flüssigkeitsmotors, die Drehzahl des in die Zahnstange eingreifenden Antriebsrades der Winde angehoben und somit größer, als sie bei alleinigem Antrieb der Planetenradstufe durch den Drehstrommotor wäre, oder aber abgesenkt, wenn die Drehbewegung des vom Flüssigkeitsmotor angetriebenen zentralen Sonnenrades der Drehbewegung des Antriebsmotors entgegenwirkt. Der Verstellbereich der Drehzahl des Windenantriebsrades wird somit durch den Verstellbereich der Drehzahl des zentralen Sonnenrades der Planetenradstufe bestimmt. Dieser ist wiederum abhängig vom Verstellbereich der Flüssigkeitspumpe, also vom Flüssigkeitsvolumen, das dem Flüssigkeitsmotor in der Zeiteinheit zugeht. Somit ist durch Regeln der Pumpenförderung auch eine Regelung der Drehzahl des Antriebsrades der Winde möglich. Wechselrichter zur Drehzahlregelung des Drehstrommotors erübrigen sich daher und folglich auch der zu ihrem Schlagwetterschutz notwendige bauliche Aufwand.To achieve this object, the invention is based on the explained winches for mining machines and suggests them additionally equipped with a hydraulic circuit, which in both Conveying directions infinitely adjustable liquid pump with the Output shaft stub of the three-phase motor and its liquid motor directly with the central sun gear of the first planetary gear stage is connected to the peripheral teeth of its outer Sprocket in the toothing on the stub shaft of the Three-phase motor arranged spur gear engages. Within the Planetary gear stage unite the rotary movements of AC motor and liquid motor. This will, depending on the direction of rotation of the liquid motor rotating at variable speed, the Speed of the winch drive wheel engaging in the rack raised and thus larger than it would be if the sole drive Planetary gear stage would be by the three-phase motor, or lowered, when the rotary motion of the driven by the liquid motor central sun gear of the rotary movement of the drive motor counteracts. The adjustment range of the speed of the Winch drive wheel is thus by the adjustment range of the speed of the central sun gear of the planetary gear stage. This is again dependent on the adjustment range of the liquid pump, i.e. on the Volume of fluid that the fluid motor in the unit of time approaches. So regulation of pump delivery is also regulation the speed of the drive wheel of the winch possible. Inverters for Speed control of the three-phase motor is therefore unnecessary consequently also the structural necessary for your firedamp protection Expenditure.

Zweckmäßigerweise sind die als Untersetzungsgetriebe dienenden Planetenradstufen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, an dessen gegenüberliegende Seitenwände einerseits der Drehstrommotor und andererseits die Flüssigkeitspumpe und der Flüssigkeitsmotor angeflanscht sind. In dieser Form läßt sich das zur Drehzahluntersetzung und Regelung notwendige Getriebe besonders kompakt ausbilden und mit kleinstem Bauraum innerhalb des Windengehäuses unterbringen.The ones serving as reduction gears are expedient Planetary gear stages arranged in a common housing, on the opposite side walls on the one hand the three-phase motor and on the other hand the liquid pump and the liquid motor are flanged. In this form it can be used for Speed reduction and control necessary gearboxes in particular training compact and with the smallest space within the Place the winch housing.

Es empfiehlt sich, das Gehäuse mit einem Kühler auszurüsten und es mit dem Hydraulikkreislauf derart zu verbinden, daß während des Betriebes ständig ein Teil der Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreislauf in das Gehäuse abfließt und durch rückgekühlte Flüssigkeit aus dem Gehäuse ersetzt wird.It is advisable to equip the housing with a cooler and it to connect to the hydraulic circuit such that during the Operating part of the hydraulic fluid from the Hydraulic circuit flows into the housing and through recooled Liquid is replaced from the housing.

Vorteilhaft ist es auch, wenn der Flüssigkeitsmotor in beiden Drehrichtungen in seiner Schluckmenge stufenlos in Größe und Richtung verstellbar ist, um den Verstellbereich der Windendrehzahl auszudehnen.It is also advantageous if the liquid motor in both The direction of rotation in its swallowed quantity is stepless in size and direction is adjustable to the adjustment range of the winch speed expand.

Dazu sollten Flüssigkeitspumpe und Flüssigkeitsmotor mit zu ihrer Fördermengen- bzw. Schluckmengeneinstellung dienenden eigensicheren Proportionalventilen ausgerüstet sein. Sie schaffen die Voraussetzung, um die Fördermengeneinstellung der Flüssigkeitspumpe und/oder des Flüssigkeitsmotors mit Hilfe des Belastungsstromes der Antriebsmotoren der Lösewerkzeuge und/oder des Belastungsstromes des Drehstrommotors der Winde, vorzunehmen.To do this, the liquid pump and the liquid motor should be included with your Intrinsically safe delivery or swallowing volume setting Proportional valves are equipped. You can do it Requirement to adjust the delivery rate of the liquid pump and / or the liquid motor with the aid of the load current Drive motors of the release tools and / or the load current of the Three-phase motor of the winch.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the figures is an embodiment of the invention shown. Show it:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung des Überlagerungsgetriebes und des Hydraulikkreislaufes; Fig. 1 is a schematic representation of the superposition gear and the hydraulic circuit;

Fig. 2 eine schematische Stirnansicht des Überlagerungsgetriebes. Fig. 2 is a schematic front view of the superposition gear.

Das Windengehäuse ist mit (1) bezeichnet. Es ist Teil einer im Untertageeinsatz befindlichen, nicht dargestellten Bergwerksmaschine, die sich über die Länge eines Abbaustrebes hin- und herbewegt und diese Bewegung mit Hilfe eines Antriebsrades (2) erzeugt, das in eine sich über die Länge des Maschinenfahrweges erstreckende Zahnstange (3) eingreift. Seine Drehbewegung erhält das Antriebsrad (2) von einem Drehstrommotor (4), der an eine Seitenwand des Windengehäuses (1) angeflanscht und hier in einer Gehäusebohrung zentriert ist. Mit seinem Abtriebswellenstumpf (5) greift dieser Motor (4) in das Innere des Windengehäuses (1) ein und trägt auf dem Abtriebswellenstumpf (5) ein Stirnrad (6), das mit der Umfangsverzahnung (7) des äußeren Zahnkranzes (8) einer Planetenradstufe (9) kämmt. Der Abtriebswellenstumpf (5) erstreckt sich über die ganze Gehäusebreite und ist mit einer Flüssigkeitspumpe (10) verbunden, die sich auf der dem Drehstrommotor (4) gegenüberliegenden äußeren Gehäusewand befindet. Flüssigkeitspumpe (10) und Flüssigkeitsmotor (11) liegen in einem gemeinsamen Hydraulikkreislauf (12), der während des Betriebes ständig ein gewisses Kreislaufvolumen an den Ölvorrat des Windengehäuses (1) abgibt, das mit einem nicht dargestellten Kühler ausgerüstet ist. Ein entsprechendes gekühltes Flüssigkeitsvolumen geht über nicht dargestellte Leitungen aus dem Windengehäuse (1) dem Hydraulikkreislauf (12) ständig zu und ersetzt das abgehende Flüssigkeitsvolumen.The winch housing is labeled ( 1 ). It is part of an underground mining machine, not shown, which moves back and forth over the length of a mining strut and generates this movement with the aid of a drive wheel ( 2 ) which engages in a rack ( 3 ) which extends over the length of the machine travel path . The drive wheel ( 2 ) receives its rotary movement from a three-phase motor ( 4 ) which is flanged to a side wall of the winch housing ( 1 ) and is centered here in a housing bore. With its output shaft stub ( 5 ), this motor ( 4 ) engages in the interior of the winch housing ( 1 ) and carries a spur gear ( 6 ) on the output shaft stub ( 5 ), which spur gear ( 7 ) of the outer ring gear ( 8 ) of a planetary gear stage ( 9 ) combs. The output shaft stub ( 5 ) extends over the entire width of the housing and is connected to a liquid pump ( 10 ) which is located on the outer housing wall opposite the three-phase motor ( 4 ). Liquid pump ( 10 ) and liquid motor ( 11 ) are in a common hydraulic circuit ( 12 ), which continuously delivers a certain circuit volume to the oil supply of the winch housing ( 1 ) during operation, which is equipped with a cooler, not shown. A correspondingly cooled liquid volume is continuously supplied to the hydraulic circuit ( 12 ) via lines (not shown) from the winch housing ( 1 ) and replaces the outgoing liquid volume.

Der Flüssigkeitsmotor (11) liegt zentrisch zum zentralen Sonnenrad (13) der Planetenradstufe (9) und zentrisch zur Achse (14) des Antriebsrades (2) auf der Gehäuseseitenwand. Die von ihm ausgehende Drehbewegung gelangt mit entsprechender Untersetzung über die sich an der Innenverzahnung (15) des äußeren Zahnkranzes (8) abwälzenden Planetenräder (16) zum Planetenradträger (17) und zum zentralen Sonnenrad (18) einer zweiten Planetenradstufe (19) und wird über die dieser Stufe (19) zugeordneten Planetenräder (20) und den Planetenradträger (21) an das in die Zahnstange (3) eingreifende Antriebsrad (2) weitergegeben. Überlagert wird die Drehbewegung des Flüssigkeitsmotors (11) von der relativ konstanten Drehzahl des Drehstrommotors (4), die über den äußeren Zahnkranz (8) in die Planetenradstufe (9) gelangt. Aus beiden bildet die Planetenradstufe (9) eine resultierende Drehzahl, die sich je nach Drehrichtung des Flüssigkeitsmotors (11) aus der Summe oder der Differenz der Drehzahlen von Drehstrommotor (4) und Flüssigkeitsmotor (11) unter Berücksichtigung der Untersetzungsverhältnisse der beiden Planetenradstufen (9) und (19) ergibt. Mit dieser Drehzahl läuft das Antriebsrad (2) des Windengehäuses (1) um und bestimmt die Vorschubgeschwindigkeit der Bergwerksmaschine.The liquid motor ( 11 ) is centered on the central sun wheel ( 13 ) of the planetary gear stage ( 9 ) and centered on the axis ( 14 ) of the drive wheel ( 2 ) on the side wall of the housing. The rotary motion emanating from it reaches the planetary gear carrier ( 17 ) and the central sun gear ( 18 ) of a second planetary gear stage ( 19 ) via the planet gears ( 16 ) which roll on the inner toothing ( 15 ) of the outer ring gear ( 8 ) and becomes over the planet wheels ( 20 ) assigned to this stage ( 19 ) and the planet wheel carrier ( 21 ) are passed on to the drive wheel ( 2 ) engaging in the rack ( 3 ). The rotational movement of the liquid motor ( 11 ) is superimposed by the relatively constant speed of the three-phase motor ( 4 ), which reaches the planetary gear stage ( 9 ) via the outer ring gear ( 8 ). From both, the planetary gear stage ( 9 ) forms a resulting speed, which, depending on the direction of rotation of the liquid motor ( 11 ), results from the sum or the difference in the speeds of the three-phase motor ( 4 ) and liquid motor ( 11 ), taking into account the reduction ratios of the two planetary gear stages ( 9 ). and ( 19 ) results. The drive wheel ( 2 ) of the winch housing ( 1 ) rotates at this speed and determines the feed speed of the mining machine.

Proportionalventile (22) nehmen die Fördermengeneinstellung der Flüssigkeitspumpe (10) bzw. die Schluckmengeneinstellung des Flüssigkeitsmotors (11) in Größe und Richtung vor. Sie sind aus Gründen des Schlagwetterschutzes eigensicher und werden vom Belastungsstrom des Antriebsmotors, der die Lösewerkzeuge der Bergwerksmaschine antreibt und/oder vom Belastungsstrom des Drehstrommotors (4) gesteuert. Infolgedessen reduzieren sie durch Verringerung der Pumpenförderung bzw. der Schluckmenge des Hydraulikmotors (11) die Drehzahl des Antriebsrades (2) und entlasten die Antriebsmotoren, wenn deren Ankerstrom seinen zulässigen Wert übersteigt.Proportional valves ( 22 ) adjust the delivery rate of the liquid pump ( 10 ) or the swallow amount of the liquid motor ( 11 ) in size and direction. They are intrinsically safe for reasons of firedamp protection and are controlled by the load current of the drive motor which drives the release tools of the mining machine and / or by the load current of the three-phase motor ( 4 ). As a result, they reduce the speed of the drive wheel ( 2 ) by reducing the pump delivery or the swallowing quantity of the hydraulic motor ( 11 ) and relieve the drive motors when their armature current exceeds its permissible value.

Claims

1. Winch for a mining machine, in particular for a roller loader in underground use, which is equipped with a three-phase motor which serves as its drive motor and which is geared via at least one planetary gear stage which reduces its rotary motion with the drive wheel engaging in a rack or chain and producing the feed movement of the mining machine is connected, characterized by a hydraulic circuit ( 12 ), the liquid pump ( 10 ) of which is continuously adjustable in both delivery directions with the output shaft stub ( 5 ) of the three-phase motor ( 4 ) and the liquid motor ( 11 ) directly with the central sun gear ( 13 ) of the first planetary gear stage ( 9 ) which engages with the circumferential toothing ( 7 ) of its outer ring gear ( 8 ) in the toothing of a spur gear ( 6 ) arranged on the output shaft end ( 5 ) of the three-phase motor ( 4 ).

2. Winch according to claim 1, characterized in that the planetary gear stages serving as a reduction gear ( 9, 19 ) lie in a common housing ( 1 ), on the opposite side walls of which the three-phase motor ( 4 ) and the liquid pump ( 10 ) and the Liquid motor ( 11 ) are flanged.

3. Winch according to claims 1 and 2, characterized in that the housing ( 1 ) is equipped with a cooler and is connected to the hydraulic circuit ( 12 ) such that part of the hydraulic fluid from the hydraulic circuit ( 12 ) in constantly during operation the housing ( 1 ) flows off and is replaced by recooled liquid from the housing ( 1 ).

4. Winch according to claims 1 to 3, characterized by a liquid motor ( 11 ) which is infinitely variable in its swallowing amount in both directions of rotation.

5. Winch according to claims 1 to 4, characterized in that the liquid pump ( 10 ) and the liquid motor ( 11 ) are equipped with their intrinsically safe proportional valves ( 22 ) for adjusting their delivery quantity or swallowing quantity in size and direction.

6. Winch according to claims 1 to 5, characterized in that the proportional valves ( 22 ) are controlled by the load current of the motor driving the release tools and / or by the load current of the winch motor ( 4 ).